DE2502322C2

DE2502322C2 - Earth fault protection device

Info

Publication number: DE2502322C2
Application number: DE2502322A
Authority: DE
Inventors: Russell Paul Racine Wis. Schuchmann; Donald Lee van Franklin Wis. Zeeland
Original assignee: CUTLER-HAMMER WORLD TRADE Inc MILWAUKEE WIS US
Current assignee: CUTLER-HAMMER WORLD TRADE Inc MILWAUKEE WIS US
Priority date: 1974-01-21
Filing date: 1975-01-21
Publication date: 1984-11-29
Also published as: FR2258729A1; US3878435A; DE2502322A1; FR2258729B3; ES433976A1; CA1108281A; IT1028468B; GB1462605A

Description

fί angeschlossen, dessen Kontakte CBS 2 in den Leiter LX <| eingeschaltet sind. Bei Auftreten eines Erdschlusses des ;| Leiters L1 spricht die Schaltung 17 sofort an und beauf- % schlagt die Spule CWl, die ein öffnen der Kontakte -''■■ CBS2 bewirkt und damit die Last bzw Lasten von der ■: Wechselstromquelle trenntfί connected, its contacts CBS 2 in the conductor LX <| are switched on. When an earth fault occurs in the; | Conductor L 1 speaks the circuit 17 immediately acted upon and strike the coil% CWL, which open the contacts a - '' ■■ CBS 2 effected, and thus the load or loads from the ■: AC source separates

Auf dem Kern 20 des Wandlers 19 ist eine Sekundärwicklung 23 vorgesehen, deren Enden mit den Engangsklemmen eines Verstärkers A verbunden sind, •; wahrend auf dem Kern 27 des Wandlers 25 eine Sekundärwicklung 28 vorgesehen ist, die mit weiteren Eingangsklemmen des Verstärkers A verbunden ist Der : Ausgang des Verstärkers A ist an eine dritte Eingangs-ί klemme der Unterbrecherschaltung 17 angeschlossen. H Es sei angenommen, daß ein Fehler zwischen dem Null- ;' leiter rV und Erde auftritt, wie er durch die gestrichelten : Linien angedeutet ist, und daß ein derartiger Fehler ei- :; nen Widerstandswert in der Größenordnung von 4Ω ■ i oder weniger hat. Wie ersichtlich, bildet der Leiter N in Verbindung mit der Erdrückleitung eine Kopplung zwisehen den Wicklungen der Transformatoren 19 und 25. ■; Daraus ergibt sich, daß die Schaltung jetzt unter der /■ Voraussetzung oszillieren kann, daß der Verstärkungsfaktor der Schleife gleich oder größer als 1 ist. Ist die ■ Ausgangsspannung der Wicklungen auf die richtige Phasenbeziehung eingestellt, so ergibt der Verstärker A eine geeignete Ausgangsspannung, die bewirkt, daß die Schaltung 17 anspricht, die Spule CBT \ beaufschlagt und den Kontakt CBS 2 öffnet Die Wandler 19 und 25 und der Verstarker A arbeiten also als »schlafender« ^! (normalerweise im Ruhezustand befindlicher) Oszillator, der nur dann oszilliert und eine Ausgangsspannung zur Auslösung der Unterbrecherschaltung liefert, wenn ein Fehler zwischen Null und Erde auftrittOn the core 20 of the converter 19, a secondary winding 23 is provided, the ends of which are connected to the input terminals of an amplifier A, •; while a secondary winding 28 is provided on the core 27 of the converter 25 and is connected to further input terminals of the amplifier A. The output of the amplifier A is connected to a third input terminal of the interrupter circuit 17. H Assume that there is an error between the zero; ' conductor rV and earth occurs as indicated by the dashed: lines, and that such an error e-:; has a resistance value on the order of 4Ω ■ i or less. As can be seen, the conductor N in connection with the earth return line forms a coupling between the windings of the transformers 19 and 25. ■; It follows that the circuit can now oscillate provided that the gain of the loop is equal to or greater than 1. The ■ output voltage of the windings is set to the proper phase relationship, so the amplifier A provides a suitable output voltage, which causes the circuit responds 17, the coil CBT \ acted upon and the contact CBS 2 opens the transducers 19 and 25 and the amplifier A so work as a "sleeping one" ^! Oscillator (normally idle) that only oscillates and provides an output voltage to trip the breaker circuit when a fault occurs between zero and earth

F i g. 2 zeigt eine stärker detaillierte, bevorzugte Ausführungsform der anhand von F i g. 1 kurz erläuterten Schaltung. Gemäß F i g. 2 ist das rechte Ende der Sekundärwicklung 23 des Wandlers 19 in Serie mit einem Kondensator C1 und einem Widerstand R 1 an die invertierende Eingangsklemme 16 eines Funktionsverstärkers OA angeschlossen, während das linke Ende der Wicklung 23 in Serie mit einem Widerstand R 2 an die nicht-invertierende Eingangsklemme 18 des Verstärkers OA angeschlossen ist Parallel zu der Wicklung 23 liegt ein Kondensator C 2. Die Ausgangsklemme 26 des Funktionsverstärkers OA ist in Serie mit einem Kopplungskondensator C3 an einen Punkt Zangeschlossen, der mit dem linken Ende der Sekundärwicklung 28 des Wandlers 25, der Anode einer Diode D1 und der linken Elektrode eines zu der Wicklung 28 parallelgeschalteten Kondensators C 6 verbunden ist.F i g. FIG. 2 shows a more detailed, preferred embodiment of the method used with reference to FIG. 1 briefly explained circuit. According to FIG. 2, the right end of the secondary winding 23 of the converter 19 is connected in series with a capacitor C 1 and a resistor R 1 to the inverting input terminal 16 of a functional amplifier OA , while the left end of the winding 23 is connected in series with a resistor R 2 to the not -invertierende input terminal 18 of the amplifier OA is connected parallel located to the coil 23, a capacitor C 2. the output terminal 26 of the operational amplifier OA is in series with a coupling capacitor C3 to a point pliers hailstones which, with the left end of the secondary winding 28 of the transducer 25 the anode of a diode D 1 and the left electrode of a capacitor C 6 connected in parallel to the winding 28 is connected.

Die Ausgangsklemme 26 des Verstärkers OA ist ferner in Serie mit einem Rückkopplungswiderstand R 3 an die invertierende Eingangsklemme 16 des Verstärkers angeschlossen. Eine Serienschaltung aus einer Diode D 2. einem Widerstand R 4 und Dioden D 3 und D 4, die in der gezeigten Weise zwischen die Leiter L 1 und N eingeschaltet ist, bildet eine Gleichpotentialquelle. Zwischen dem Verbindungspunkt Y des Widerstands RA mit der Diode D 3 einerseits und der Leitung N andererseits liegt ein Filterkondensator CT. An den Verbindungspunkt Y\sx die positive Gleichvorspannungsklcmme 22 des Verstärkers OA angeschlossen, wobei angenommen sei, daß die Klemme 22 eine Gleichvorspannung von +20V erhält. Zwischen dem Verbindungspunkt der Dioden DZ und DA sinerseits und der nichtinvertierenden Eingangsklemme 18 des Verstärkers OA andererseits liegt ein Widerstand RS. Die Erdklemme 24 ist mit dem Leiter N verbunden. Der Verbindungspunkt Z ist über die Diode D1 an einen Verbindungspunkt X angeschlossen, mit dem Widerstände R 10 und All sowie die Gate-Elektrode eines steuerbaren Siliciumgleichrichters SCRQ1 der Schaltung 17 verbunden sind.The output terminal 26 of the amplifier OA is also connected in series with a feedback resistor R 3 to the inverting input terminal 16 of the amplifier. A series circuit of a diode D 2. a resistor R 4 and diodes D 3 and D 4, which is connected in the manner shown between the conductors L 1 and N , forms a DC potential source. A filter capacitor CT is located between the connection point Y of the resistor RA with the diode D 3 on the one hand and the line N on the other hand. The positive DC bias voltage terminal 22 of the amplifier OA is connected to the connection point Y \ sx, it being assumed that the terminal 22 receives a DC bias voltage of + 20V. A resistor RS is located between the connection point of the diodes DZ and DA on the other hand and the non-inverting input terminal 18 of the amplifier OA on the other hand. The earth terminal 24 is connected to the conductor N. The connection point Z is connected via the diode D 1 to a connection point X , to which the resistors R 10 and All and the gate electrode of a controllable silicon rectifier SCRQ 1 of the circuit 17 are connected.

Es sei angenommen, daß normalerweise Last-Wechselstrom durch die Leiter L X und /V fließt und zwischen keinem dieser Leiter und Erde ein Erdfehler besteht InAssume that AC load current normally flows through conductors LX and / V and that there is no earth fault between any of these conductors and ground In

to diesem Zustand erzeugen die Differentialwandler 10,19 und 25 keinen Strom in ihren Sekundärwicklungen 14, 23 bzw. 28, und der Verstärker OA erzeugt ausgangsseitig ein Ruhe-Gleichpotential von 10 V. Der Kondensator C3 wirkt als Gleichstromsperre. An der WicklungIn this state, the differential converters 10, 19 and 25 do not generate any current in their secondary windings 14, 23 or 28, and the amplifier OA generates a quiescent DC potential of 10 V on the output side. The capacitor C3 acts as a DC block. On the winding

is 28 triu keine Spannung auf, und daher fließt kein Strom durch die Diode D X. is 28 triu no voltage and therefore no current flows through the diode D X.

Nun sei angenommen, daß zwischen dem Leiter N und Erde ein Erdfehler auftritt, wie er durch den gestrichelten Widerstand dargestellt ist Wie ersichtlich, besteht nun ein Erdstromkreis, der Erde und den Leiter N umfaßt, wobei dieser Erdstrom bewirkt daß in jeder der Wicklungen 23 und 28 der Wandler 19 und 25 eine Spannung entsteht. Die invertierende Eingangsklemme 16 und die nicht-invertierende Eingangsklemme 18 des Verstärkers OA werden nun mit einem Wechselpotential beaufschlagt so daß der Verstärker ein Wechselpotential zunehmender Größe entwickelt Der verstärkte Stromfluß durch den Kondensator C3 verstärkt den Wechselstrom, der in dem die Wicklung 28 und den Kondensator C6 umfassenden Oszillatorkreis erzeugt wird. Infolgedessen wird ein oszillierendes Potential mit einer durch die Schaltungselemente des Oszillatorkreises bestimmten Frequenz erzeugt, das in seiner Größe abrupt zunimmt Dieses Wechselpotential wird durch die Diode D1 gleichgerichtet; erreicht es eine ausreichende Größe, so erfolgt die Zündung des steuerbaren Gleichrichters SCRQX in der Unterbrecherschaltung 17. Die Zündung des Gleichrichters bewirkt weiterhin eine Beaufschlagung der Spule CBTX des Stromkreis-Unterbrechers, der anspricht und die Kontakte CBS 2 in dem Leiter L X öffnet. Diese Oszillatorwirkung tritt innerhalb einer Millisekunde auf, wenn der Widerstand zwischen Null und Erde genügend klein ist, um eine Schwingung der Schaltung zu bewirken.Now, assume that a ground fault occurs between the conductor N and earth, as illustrated by the dashed resistance As can be seen, there is now a ground circuit, the earth and the conductor N, wherein the earth current causing that in each of the windings 23 and 28 of the transducers 19 and 25 a voltage arises. The inverting input terminal 16 and the non-inverting input terminal 18 of the amplifier OA are now subjected to an alternating potential so that the amplifier develops an alternating potential of increasing magnitude comprehensive oscillator circuit is generated. As a result, an oscillating potential is generated with a frequency determined by the circuit elements of the oscillator circuit, which increases in size abruptly. This alternating potential is rectified by the diode D 1; if it reaches a sufficient size, the controllable rectifier SCRQX is fired in the interrupter circuit 17. The firing of the rectifier continues to act on the coil CBTX of the circuit breaker, which responds and opens the contacts CBS 2 in the conductor LX. This oscillating effect occurs within a millisecond when the resistance between zero and earth is sufficiently small to cause the circuit to oscillate.

Die Kombination aus den Wandlern 19 und 25, dem Verstärker OA und den direkt dazu gehörigen Schaltungselementen ergibt ihrer Wirkung nach einen normalerweise im Ruhezustand befindlichen Oszillator. Besteht kein Fehler zwischen Null und Erde, so wird keinThe combination of the converters 19 and 25, the amplifier OA and the circuit elements directly associated therewith results in their effect in an oscillator which is normally in the idle state. If there is no error between zero and earth, there will be no

so Oszillatorstrom erzeugt; tritt jedoch ein solcher Erdfehler auf, so fließt ein Oszillatorstrom ausreichender Größe, um eine Erregung des Stromkreisunterbrechers CBT zu bewirken. Die Schaltung ist also im Normalzustand in Ruhe und benötigt zu ihrer Funktion keine kontinuierlichen hochfrequenten Ströme. Sie ist ferner gegen vorübergehende Stromstöße auf den Leitern L 1 und Af unempfindlich und spricht nur dann an, wenn ein den Leiter N enthaltender Erdkreis geschlossen wird. Außerdem bleibt diese Schaltung in Ruhe, wenn ein Erdfehler zwischen dem Leiter L X und Erde auftritt, während die andere Erdfehler-Unterbrecherschaltung in der Schaltung 17 eine Auslösung des Stromkreisunterbrechers CfiTbewirkt.
F i g. 3 zeigt eine Variante der Schaltung in Kombination mit einer bevorzugten Ausführungsform für die Unterbrecherschaltung 17 der obigen F i g. 2.so generated oscillator current; however, when such a ground fault occurs, an oscillator current of sufficient magnitude flows to cause the circuit breaker CBT to be energized. The circuit is therefore at rest in the normal state and does not require any continuous high-frequency currents to function. It is also insensitive to temporary current surges on the conductors L 1 and Af and only responds when an earth circuit containing the conductor N is closed. In addition, this circuit remains idle if an earth fault occurs between conductor LX and earth while the other earth fault interrupter circuit in circuit 17 causes circuit breaker CfiT to trip.
F i g. 3 shows a variant of the circuit in combination with a preferred embodiment for the interrupter circuit 17 of the above FIG. 2.

Gemäß Fi g. 3 umfaßt die Schaltung zusätzlich Differentialtranswandler 29 und 31. die den TransformatnrpnAccording to Fig. 3, the circuit also includes differential transformers 29 and 31. which the Transformatnrpn

19 und 25 nach Fig. 1 und 2 entsprechen. Das untere Ende der Sekundärwicklung 14 des Wandlers 10 ist dabei mit dem oberen Ende der Sekundärwicklung 30 des Wandlers 29 verbunden. Parallel zu der Wicklung 30 liegt ein Kondensator C6, und das untere Ende der Wicklung 30 ist in Serie mit einem Widerstand R 2 an die nicht-invertierende Eingangsklemme 18 des Funktionsverstärkers OA angeschlossen.19 and 25 of FIGS. 1 and 2 correspond. The lower end of the secondary winding 14 of the converter 10 is connected to the upper end of the secondary winding 30 of the converter 29. A capacitor C6 is connected in parallel with the winding 30, and the lower end of the winding 30 is connected in series with a resistor R 2 to the non-inverting input terminal 18 of the functional amplifier OA .

Zu der Sekundärwicklung 32 des Wandlers 31 ist ein Kondensator Cl parallelgeschaltet, und das obere Ende der Wicklung 32 ist direkt an die Basiselektrode eines PNP-Transistors QA sowie in Serie mit einem Widerstand R 13 an die Ausgangsklemme 26 des Verstärkers OA angeschlossen. Das untere Ende der Wicklung 32 ist an den Verbindungspunkt zwischen einem Widerstand R 7, einer Diode D 2 und einer Zenerdiode ZD 2 sowie über einen Widerstand R14 an den Leiter N angeschlossen. Der Emitter des Transistors Q 4 liegt in Serie mit einem Widerstand R 15 an dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R 2, der Diode D 2 und der Zenerdiode ZD 2, während der Kollektor des Transistors Q 4 über Widerstände R 16 und R 17 an den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R 10 und RIl sowie der Steuerelektrode des steuerbaren Siliciumgleichrichters SCRQi angeschlossen ist. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R 16 und R 17 ist über einen Kondensator CS mit dem Leiter N verbunden. A capacitor C1 is connected in parallel to the secondary winding 32 of the converter 31, and the upper end of the winding 32 is connected directly to the base electrode of a PNP transistor QA and in series with a resistor R 13 to the output terminal 26 of the amplifier OA . The lower end of the winding 32 is connected to the connection point between a resistor R 7, a diode D 2 and a Zener diode ZD 2 and to the conductor N via a resistor R 14. The emitter of transistor Q 4 is in series with a resistor R 15 at the connection point between resistor R 2, diode D 2 and Zener diode ZD 2, while the collector of transistor Q 4 is connected to the connection point via resistors R 16 and R 17 is connected between the resistors R 10 and RIl and the control electrode of the controllable silicon rectifier SCRQi . The connection point between the resistors R 16 and R 17 is connected to the conductor N via a capacitor CS .

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 beträgt die Windungszahl der Sekundärwicklungen 30 und 32 vorzugsweise 130, und die Kerne 34 und 36 der Wandler 29 bzw. 31 bestehen vorzugsweise aus einem Ferritmaterial mittlerer Permeabilität. Die Kondensatoren C6 und Cl haben jeweils einen Wert von 0,1 und ergeben in ihrer Parallelschaltung mit den betreffenden Sekundärwicklungen jeweils eine Resonanzfrequenz von etwa 4 KHz. Der Kern 12 des Wandlers 10 besteht vorzugsweise aus einem Material des Supermalloy-Typs, das hohe Permeabilität aufweist, und seine Sekundärwicklung 14 hat vorzugsweise 1000 Windungen. Die Parallelschaltung aus der Wicklung 14 und dem Kondensator C 2 ergibt eine Resonanzfrequenz von etwa 60Hz.In the preferred embodiment of FIG. 3, the number of turns of the secondary windings 30 and 32 is preferably 130, and the cores 34 and 36 of the transducers 29 and 31, respectively, are preferably made of a ferrite material of medium permeability. The capacitors C6 and C1 each have a value of 0.1 and, when connected in parallel with the relevant secondary windings, each result in a resonance frequency of approximately 4 kHz. The core 12 of the transducer 10 is preferably made of a supermalloy type material which has high permeability, and its secondary winding 14 is preferably 1000 turns. The parallel connection of the winding 14 and the capacitor C 2 results in a resonance frequency of approximately 60 Hz.

Wie ersichtlich, bewirkt bei Auftreten eines Fehlers zwischen dem Leiter L 1 und Erde der Wandler 10 in Verbindung mit dem Verstärker OA und dem Transistor Q 2, daß der Gleichrichter SCRQ1 und die Spule CSTl des Stromkreisunterbrechers beaufschlagt werden. Da der in der Sekundärwicklung 14 induzierte Strom eine Frequenz von 60 Hz hat, stellt die Wicklung 30 für denAs can be seen, if a fault occurs between the conductor L 1 and ground, the converter 10 in conjunction with the amplifier OA and the transistor Q 2 causes the rectifier SCRQ 1 and the coil CST1 of the circuit breaker to be applied. Since the current induced in the secondary winding 14 has a frequency of 60 Hz, the winding 30 provides for the

des Verstärkers OA eine niedrige Impedanz dar. Die Oszillatorkreise 3O-C6 und 32-C7 der Transformatoren 29 und 31 sind unempfindlich gegen Strom einer Frequenz von 60 Hz und verhalten sich bei Auftreten von Fehlern zwischen dem Leiter L1 und Erde passiv.of the amplifier OA represents a low impedance. The oscillator circuits 3O-C6 and 32-C7 of the transformers 29 and 31 are insensitive to current at a frequency of 60 Hz and behave passively when faults occur between the conductor L 1 and earth.

Tritt dagegen ein Fehler zwischen dem Nulleiter N und Erde mit einem Widerstandswert im Bereich von Null bis 4 Ohm auf, so ergibt, wie oben beschrieben, der Leiter N eine Verbindung zwischen den Kernen 34 und 36 der Wandler 29 und 31, so daß der in den Oszillatorkreisen 30-C6 und 32-C7 erzeugte Oszillatorstrom aufrechterhalten wird. An die beiden Eingänge 16 und 18 des Verstärkers OA wird daher ein Wechselpotential steigender Amplitude und mit einer Frequenz von 4 KHz geführt. Entsprechend erscheint am Ausgang des Verstärkers OA ein steigendes Wechsclpotential, das über den Widerstand R 13 dem Oszülatorkrcis 32-C7 des Transformators 31 zugeführt wird, der über die Verbindung des Leiters N mit dem Transformator 29 den Oszillatorstrom aufrecht erhält.If, on the other hand, a fault occurs between the neutral conductor N and earth with a resistance value in the range from zero to 4 ohms, then, as described above, the conductor N results in a connection between the cores 34 and 36 of the transducers 29 and 31, so that the in oscillator current generated by oscillator circuits 30-C6 and 32-C7 is maintained. An alternating potential of increasing amplitude and at a frequency of 4 KHz is therefore fed to the two inputs 16 and 18 of the amplifier OA. Correspondingly, a rising alternating potential appears at the output of the amplifier OA , which is fed via the resistor R 13 to the oscillator circuit 32-C7 of the transformer 31, which maintains the oscillator current via the connection of the conductor N to the transformer 29.

Die Basis des Transistors QA erhält ebenfalls vom Ausgang des Verstärkers OA ein Wechselpotential zunehmender Größe. Infolgedessen führt der Transistor QA durch seinen Emitter-Kollektor-Kreis einen Wechselstrom zunehmender Amplitude, der über den Widerstand R 16 und den Kondensator CB zu dem Leiter N fließt. Der Kondensator Ci wirkt als integrierender Kondensator; erreicht sein Ladungspotential einen vorgegebenen Wert, so bewirkt er durch seine Verbindung über den Widerstand R17 mit der Steuerelektrode des Gleichrichters SCRQ1, daß dieser Gleichrichter leitendThe base of the transistor QA also receives an alternating potential of increasing magnitude from the output of the amplifier OA. As a result, the transistor QA conducts an alternating current of increasing amplitude through its emitter-collector circuit, which current flows to the conductor N via the resistor R 16 and the capacitor CB. The capacitor Ci acts as an integrating capacitor; when its charge potential reaches a predetermined value, its connection via the resistor R 17 to the control electrode of the rectifier SCRQ 1 causes this rectifier to be conductive

!5 wird. Wie oben beschrieben, führt die Umschaltung des! 5 will. As described above, switching the

Rectifier in the conductive state to the fact that the Coil CSTl is energized and the contacts CBS 2 of the Circuit breaker C57 "opens. If there is an alternating current in the oscillator circuit 30-C6

ner Frequenz von 4 KHz erzeugt, der in die nicht-invertierende Eingangsklemme 18 des Verstärkers OA fließt, so besteht ein Strompfad durch den Kondensator C 2 des Oszillatorschwingkreises 14-C2 des Transformators 10, der bei dieser hohen Frequenz einen Pfad niedrigerner frequency of 4 KHz, which flows into the non-inverting input terminal 18 of the amplifier OA , there is a current path through the capacitor C 2 of the oscillator circuit 14-C2 of the transformer 10, which is one path lower at this high frequency

Represents impedance.

F i g. 4 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel in Kombination mit einem Erdschluß-Unterbrecher, angewendet bei einem dreipoligen Einphasen-Wechselstromnetz mit geerdetem Nulleiter. Wie gezeigt, ist der Nulleiter N geerdet, und Stromkreis-Unterbrecherkontakte CBS1 und CBS 2, die in den beiden Wechselspannung führenden Leitern L1 und L 2 vorgesehen sind, werden bei Erregen der Spule CBT1 geöffnet. Viele Schaltungselemente des Erdschluß-Unterbrechers nach F i g. 4 sind die gleichen wie bei F i g. 2 und tragen deshalb die gleichen Bezugsziffern.F i g. 4 shows a further preferred exemplary embodiment in combination with an earth fault interrupter, used in a three-pole single-phase alternating current network with a grounded neutral conductor. As shown, the neutral conductor N is grounded, and circuit breaker contacts CBS 1 and CBS 2, which are provided in the two AC voltage conductors L 1 and L 2 , are opened when the coil CBT 1 is energized. Many circuit elements of the earth fault breaker according to FIG. 4 are the same as in FIG. 2 and therefore have the same reference numbers.

Wie ersichtlich, sind in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 der Feldeffekttransistor Q 3 und der Widerstand R 3 der Schaltung nach F i g. 3 weggelassen. Statt dessen liegt ein Widerstand R 18 zwischen den beiden Eingangsklemmen 16 und 18 des Verstärkers OA. Von den Leitern L 1 und L 2 wird Gleichpotential über Dioden D1 und D 2 zugeführt, deren Kathoden mit dem oberen Ende des Widerstands R 4 verbunden sowie über einen Widerstand R 19, einen Glättungskondensator C9 und den Leiter N geerdet sind. Anstelle des Transistors Q2 der F i g. 3 wird ein PNP-Transistor Q 5 verwendet, der mit einem Filternetzwerk versehen ist Dieses Netzwerk umfaßt zwischen der Ausgangsklemme 26 des Verstärkers OA und einem Basiswiderstand R 9 des TransistorsAs can be seen, in the embodiment according to FIG. 4 the field effect transistor Q 3 and the resistor R 3 of the circuit according to FIG. 3 omitted. Instead, there is a resistor R 18 between the two input terminals 16 and 18 of the amplifier OA. Direct potential is supplied from the conductors L 1 and L 2 via diodes D 1 and D 2 , the cathodes of which are connected to the upper end of the resistor R 4 and grounded via a resistor R 19, a smoothing capacitor C9 and the conductor N. Instead of transistor Q2 of FIG . 3, a PNP transistor Q 5 is used which is provided with a filter network. This network comprises between the output terminal 26 of the amplifier OA and a base resistor R 9 of the transistor

sehen den Emitter des Transistors QS und die Verbindungspunkte zwischen den Widerständen R 20 und R 21 bzw. Λ 21 und R 9 eingeschaltete Kondensatoren ClO und C12. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R19 und dem Kondensator C9 ist ferner über Widerstände R 22 und R 5 an den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R 9 und R 21 sowie dem Kondensator C12 angeschlossen. Zwischen den Leitern L1 und L 2 einerseits und dem Leiter N andererseits liegen Varistoren VR 2 bzw. VR3.see the emitter of the transistor QS and the connection points between the resistors R 20 and R 21 or Λ 21 and R 9 switched on capacitors ClO and C 12. The connection point between the resistor R 19 and the capacitor C9 is also via resistors R 22 and R. 5 is connected to the connection point between the resistors R 9 and R 21 and the capacitor C12. Varistors VR 2 and VR3 are located between the conductors L 1 and L 2 on the one hand and the conductor N on the other hand.

Besteht weder zwischen dem Leiter L1 noch zwischen dem Leiter L 2 und Erde ein Erdfehler, so führt der Verstärker OA ausgangsseitig ein Gleich-Ruhepo-If there is no earth fault either between conductor L 1 or between conductor L 2 and earth, the amplifier OA has an equal rest position on the output side.

e>5 tential von etwa 10 V. Die Basis des Transistors Q 5 liegt dabei auf etwa 11,7 V. und der Transistor ist nicht-leitend. Das oben erwähnte, die Widerstände R 20 und R 21 sowie die Kondensatoren C10 und C12 umfsssen-e> 5 potential of about 10 V. The base of the transistor Q 5 is at about 11.7 V. and the transistor is non-conductive. The above-mentioned, the resistors R 20 and R 21 as well as the capacitors C 10 and C12 include

de Filternetzwerk wirkt als Tiefpaßfilter und macht die Basis des Transistors <?5 unempfindlich gegen hochfrequentes Rauschen, das sonst dazu führen könnte, daß der Transistor QS leitend wird. Tritt zwischen einer der Leitungen L I oder L 2 und Erde ein Erdfchler auf, so s erzeugt der Verstärker OA ein Ausgangs-Wechselpotential ausreichender Größe, um den Transistor Q 5 leitend zu machen, der seinerseits den steuerbaren Siliciumgleichrichter SCRQ1 in seinen leitenden Zustand triggert, dadurch die Spule CBT\ beaufschlagt und die Stromkreis-Unterbrecherkoniakte CBS \ und CBS 2 öffnet. Tritt ein Erdfehler zwischen dem Nulleiter N und Erde auf, so arbeiten die Wandler 29 und 31 sowie der Verstärker OA in der oben im Zusammenhang mit F i g. 3 beschriebenen Weise derart, daß der Transistor ss ζ) 4 und der Gleichrichter SCRQ1 nacheinander leitend werden.de filter network acts as a low-pass filter and makes the base of the transistor <? 5 insensitive to high-frequency noise, which could otherwise lead to the transistor QS becoming conductive. If a ground fault occurs between one of the lines L I or L 2 and earth, the amplifier OA generates an output alternating potential of sufficient magnitude to make the transistor Q 5 conductive, which in turn triggers the controllable silicon rectifier SCRQ 1 in its conductive state , thereby acting on the coil CBT \ and opening the circuit breaker cones CBS \ and CBS 2. If an earth fault occurs between the neutral conductor N and earth, the converters 29 and 31 and the amplifier OA operate in the manner described above in connection with FIG. 3 described manner in such a way that the transistor ss ζ) 4 and the rectifier SCRQ 1 become conductive one after the other.

For this purpose 3 sheets of drawings

2020th

2525th

4040

5050

5555

6060

6565

Claims

1 2 will be. The known systems for determining a stalemate claim: Faults between earth and neutral work with circuits that are continuously fed. In doing so,

1. Earth-fault protection device that loads on a circuit that responds through between the side earth faults of the neutral conductor, where s mains conductor switched-on transformer or inductor neutral conductor is earthed at the power source and fed into the tion windings, or - like from the failure of a closed current via earth USA patent no. 37 72 569 known - to form a circuit, with lines. the superimposed active high-frequency voltage uneinem with the neutral conductor and mains conductor require that when an earth fault occurs, a differential converter that breaks part of an oscillator or is damped in some other way forms a circle. Such circuits are subject to the effects of current impulses that have passed over with the secondary winding of the differential. In the case of the amplifier connected to the converter and superimposed high-frequency voltages, one connected to the output signal of the amplifier, the entire network is also exposed to these controlled switches that interrupt the network conductor, which in turn can interfere and are therefore generally undesirable. In addition, the oscillator circuit requires certain additional converters (19; 29), the amplifier (A; OA), before power from the aforementioned differential.

nem second differential converter (25; 31) and the The invention is based on the object of providing a ground

Neutral conductor (is shown, and that the oscillation circuit protection device of the gate mentioned above

condition is met when the two differentiations create each other under normal conditions

converter (19, 23; 29,31) above the neutral conductor (N) is dormant and therefore protected

and earth-containing closed circuit network does not superimpose any unwanted signals, anyway

are coupled to each other. but detects earth faults immediately and responds to this

2. Device according to claim 1, characterized in that 2s speaks

draws that the amplifier has a functional The inventive solution to this problem is in

stronger (OA) includes that the secondary winding (23) characterizing part of claim 1 specified. the

one (19) of the differential converter and the device designed afterwards works with one

input terminals (16, 18) of the function amplifier "sleeping", that is normally in the idle state (OA) a capacitor (C2) is connected in parallel, 30 was located, oscillator circuit, which when a

and that to the secondary winding (28) of the other differential earth fault of the neutral conductor in its oscillation supply

differential converter (25) is brought to the output of the stand and an interruption of the

Function amplifier (OA) connected further protected network initiates.

Capacitor (C6) is connected in parallel (F i g. 2). Advantageous developments of the invention are in

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the inductances of the secondary according to claim 3, the earth fault core windings according to the invention (23, 28) and the capacities of the Schulz device without significant additional expense of the capacitors connected in parallel (C2 , CG) art so that it can also be activated by earth faults in a pair of high-frequency resonance circuits carrying energized conductors.

ben that for the normal frequencies of the network 40 embodiments of the invention are shown in the are insensitive. explained in more detail below. In the

4. Device according to one of claims 1 to 3, drawings shows

characterized by a third differential F i g. 1 is a schematic circuit diagram of a first converter (10), through whose core (12) the conductors (L 1, guide form of a ground fault protection device; L 2, N) of the network run and whose secondary 45 F i g. 2 a more complete circuit diagram of the execution winding (14) with the input terminals (16, 18) of the approximate form according to FIG. 1;

Amplifier (OA) is connected and has a parallel Fig.3 a circuit diagram of a second embodiment of the connected capacitor (C2) , and that a ground fault protection device; and the secondary winding (14) and the capacitor Fig. 4 is a circuit diagram of a third embodiment. have fC2) inductance or capacitance values, 50. The ground fault protection device shown in FIG. 1 by their parallel connection upon occurrence of a is circular in conjunction with a single-phase AC error between a live conductor shown with the conductors L 1 and N. The conductor (L 1, L 2) and earth on the frequency of the network an N, which forms the neutral conductor, is connected to earth, while generating alternating potential (Fig.3,4). rend the conductor Ll opposite an alternating voltage

55 leads to conductor N and as a live conductor

referred to as. It is assumed that the conductors L 1

and N at their left ends with a single phase AC power source and at their right ends with

The invention relates to a ground fault protection device of a load or with several parallel-connected load

processing of the specified in the preamble of claim 1 are connected.

benen genus. The conductors L 1 and N pass through the cores 12, 20 according to the conditions of national or local ge and 27 three differential converters 10, 19 and 25, whereby statutory standards must have earth fault protection devices - each conductor for each of these converters has a primary winding for two and represents three-pole alternating current networks with ment. On the core 12 of the converter 10, an earthed neutral conductor is working in such a way that the energy supply 65 secondary winding 14 is provided, the ends of which are connected to the lead to such a network when an input side of an earth fault breaker circuit of the ohmic earth fault occurs between a voltage-carrying 17 are. At the output of the circuit 17 is renden or a neutral conductor and earth interrupted the SDule CBTi of a circuit breaker CBT